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つながりの強いひと
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ジョージ・パジェット・トムソン
息子
イギリスの物理学者である。1937年電子の波動性の証明によってノーベル物理学賞を受賞した。父親もノーベル賞受賞者のジョゼフ・ジョン・トムソンである。ケ... |
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アルバート・マイケルソン
アメリカの物理学者。光速度やエーテルについての研究を行った。1907年、光学に関する研究によってノーベル物理学賞を受賞した。これは科学部門における、ア... |
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フィリップ・レーナルト
フィリップ・エードゥアルト・アントン・フォン・レーナルト（PhilippEduardAntonvonLenard,1862年6月7日ポジョニ–1947年5月20日）はハンガリー出身のドイツ... |
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フランスの物理学者。結晶学、圧電効果、放射能といった分野の先駆的研究で知られている。1903年、妻マリ・キュリー（旧名マリア・スクウォドフスカ）やアン... |
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ヴィルヘルム・ヴィーン
ドイツの物理学者。英語風にウィルヘルム・ウィーンと表記されることもある。熱力学、特に黒体放射に関する研究で知られる。ヴィーンが発見したヴィーンの変... |
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マリ・キュリー
現在のポーランド（ポーランド立憲王国）出身の物理学者・化学者。フランス語名はマリ（マリー）・キュリー（MarieCurie）。ワルシャワ生まれ。キュリー夫人... |
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ジョン・ウィリアム・ストラット
イギリスの物理学者。レイリー卿（レーリー卿あるいはレーリ卿とも。LordRayleigh）の通称で知られる。光の散乱の研究から空が青くなる理由を示す（レイリー... |
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ガブリエル・リップマン
ガブリエル・リップマン（JonasFerdinandGabrielLippmann、1845年8月16日-1921年7月13日）はルクセンブルク生まれのユダヤ人の物理学者、発明家。光の干渉現... |
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アーネスト・ラザフォード
アーネスト・ラザフォード（ErnestRutherford,1stBaronRutherfordofNelson（初代ネルソンのラザフォード男爵）、1871年8月30日–1937年10月19日）はニュージー... |
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ロバート・ミリカン
ロバート・A・ミリカン（RobertAndrewsMillikan、1868年3月22日-1953年12月19日)はアメリカ合衆国の物理学者である。1923年、電気素量の計測と光電効果の研究... |
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グリエルモ・マルコーニ
イタリアの無線研究家、発明家である。無線電信の開発で知られている。マルコーニ無線電信会社を創立した。1909年には、無線通信の発展に貢献したとして、ブ... |
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アンリ・ベクレル
空気の電離によって確認した。ウランの濃度に対する放射線の強度の分析や、ウラン以外の放射性元素の発見はピエール・キュリーとマリ・キュリーによる。1903... |
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マックス・プランク
マックス・カール・エルンスト・ルートヴィヒ・プランク（MaxKarlErnstLudwigPlanck,1858年4月23日-1947年10月4日）はドイツの物理学者で量子論の創始者の一... |
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フェルディナント・ブラウン
ドイツの物理学者、発明家。電位計やオシログラフ、そしてブラウン管の発明など電磁気学および無線通信の分野に業績を残した。1909年には、ノーベル物理学賞... |
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ピーター・ゼーマン
オランダの物理学者。1902年に、ゼーマン効果の発見によりノーベル物理学賞をローレンツとともに受賞した。 |
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ヴィルヘルム・レントゲン
ドイツの物理学者。1895年にX線の発見を報告し、この功績により、1901年、第1回ノーベル物理学賞を受賞した。 |
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ヘンドリック・ローレンツ
オランダの物理学者。ゼーマン効果の発見とその理論的解釈により、ピーター・ゼーマンとともに1902年のノーベル物理学賞を受賞した。ローレンツ力、ローレン... |
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ヘンリー・ブラッグ
イギリスの物理学者。1915年に「X線による結晶構造解析に関する研究」により息子のウィリアム・ローレンス・ブラッグと共にノーベル物理学賞を受賞した。 |
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ヘイケ・カメルリング・オネス
ヘイケ・カメルリング・オネス（HeikeKamerlinghOnnes,1853年9月21日-1926年2月21日)はオランダの物理学者である。日本ではカーメルリング・オンネス、カマリ... |
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ニルス・グスタフ・ダレーン
ニルス・グスタフ・ダレーン（NilsGustafDalén、1869年11月30日-1937年12月9日）はスウェーデンのエンジニア、企業家である。スウェーデンのAGA社の創業当時... |
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プロフィール
- ジョゼフ・ジョン・トムソンとは
- 生涯
- 電子の発見
- 同位体と質量分析
- その他の業績
- 陰極線の実験
- 第一の実験
- 第二の実験
- 第三の実験
- 結論
- 受賞歴
- 参考文献
- 外部リンク
- 関連サイト
ジョゼフ・ジョン・トムソン（SirJosephJohnThomson,1856年12月18日-1940年8月30日）は、イギリスの物理学者。しばしばJ.J.トムソンと呼ばれる。電子と同位体の発見者であり、質量分析器の発明者である。1906年に電子の発見と気体の電気伝導に関する研究でノーベル物理学賞を受賞した。
生涯
| 1856年、マンチェスターのチータムヒルで生まれる。 |
| 母は地元で織物業を営む一家の出身で、父はスコットランド出身の曽祖父が作った古書店を経営していた（そのため、姓のスペルがスコットランド風になっている）。 |
| 2歳年下の弟がいるDavis,''J.J.ThomsonandtheDiscoveryoftheElectron''。 |
| まず小さな私立学校に通うようになり、そこで科学への強い興味と才能を示す。 |
| 1870年、14歳の若さでオーエンズ・カレッジ（後のマンチェスター大学）に進学。 |
| 両親は機関車メーカーのシャープ・スチュアートの技師になることを望んでいたが、父が1873年に亡くなったことでその道は絶たれた。 |
| 1876年、ケンブリッジ大学トリニティ・カレッジに移る。 |
| 1880年に数学の学士号、1883年に修士号を取得。 |
| 1884年、物理学のキャベンディッシュ教授職に就任。 |
| 後に教え子のアーネスト・ラザフォードがその地位を引き継いだ。 |
| 1890年、同じくケンブリッジ大学の物理学教授を務めていたジョージ・エドワード・パジェット卿の娘と結婚。 |
| 息子ジョージ・パジェット・トムソンと娘1人をもうけた。 |
| トムソンは教育者としても科学に貢献しており、息子や7人の教え子がノーベル賞を受賞している。 |
| 息子は電子の波動的性質を証明したことで1937年のノーベル賞を受賞している。 |
| 1906年、「気体の電気伝導に関する理論および実験的研究」により、ノーベル物理学賞を受賞。 |
| 1908年にはナイトに叙せられ、1912年にはメリット勲章を受章。 |
| 1914年、オックスフォード大学で"Theatomictheory"と題したロマネス講演を行った。 |
| 1918年にはトリニティ・カレッジの学長となり、亡くなるまで務めた。 |
| 1940年8月30日、死去。 |
| 遺体はウェストミンスター寺院のアイザック・ニュートンのすぐそばに埋葬された。 |
| 1884年6月12日、王立協会のフェローに選ばれ、1915年から1920年まで会長を務めた。 |
電子の発見
| かつて物質の最小構成要素である原子はそれ以上分割できないと信じられていたが、1897年、トムソンは原子に電子という粒子が含まれていることを発見し、それが間違いであることを示した。 |
| トムソンは陰極線の特性を調べる過程でそれを発見した。 |
| トムソンは陰極線が電場によって曲がることを発見した（磁場によって曲がることは既に知られていた）。 |
| 電場と磁場によって陰極線が曲がる様子を比較することで、トムソンは陰極線を構成する粒子の質量を測定した。 |
| つまり、陰極線が粒子線だということを示したが、その粒子の質量は最も軽い原子である水素原子の2000分の1程度の軽さだということが判明した。 |
| 彼は、陰極線が非常に軽い負の電荷を帯びた粒子で構成されていると結論付け、その粒子を"corpuscles"と名付けた。 |
| ただし呼称については、少し前の1894年にジョージ・ジョンストン・ストーニーが"electron"（電子）という呼称を提案し、それが一般に使われるようになった。 |
| トムソンは、電子がブラウン管内の微量の気体の原子から飛び出したと信じていた。 |
| そのため、原子は分割可能だとし、電子がその構成要素になっているとした。 |
| 原子自体は電荷を帯びていないため、なんらかの正の電荷の一様な海の中に電子が散りばめられているというモデルを提案した。 |
| これが「ブドウパンモデル」あるいは「プラム・プディングモデル」と呼ばれる原子模型である。 |
同位体と質量分析
| ファイル:Discoveryofneonisotopes.JPG|frame|right|この乾板の右下隅にネオンの2種類の同位体、ネオン20とネオン22のマーキングがある。 |
| 1913年、カナル線（陽極線）の構成要素を調べる過程で、イオン化したネオンを電磁場で誘導して流れさせ、その偏向を写真乾板に写して測定した。 |
| すると2本の線が現れ、2種類の偏向放物線を描いていることが判明した。 |
| トムソンはネオンには2種類の質量の原子（ネオン20とネオン22）、すなわち同位体が存在すると結論付けた。 |
| これは最初の安定的な同位体発見である。 |
| フレデリック・ソディはある種の放射性崩壊を説明するため、これ以前に同位体の存在を予言していた。 |
| トムソンが質量によってネオンの同位体を分離した方法は質量分析法の最初の実施例であり、トムソンの教え子フランシス・アストンやアーサー・ジェフリー・デンプスターが分析法としてさらに改良・発展させていった。 |
その他の業績
| 1905年、トムソンはカリウムの自然な放射性崩壊を発見した。 |
| 1906年、トムソンは水素原子に電子が1つしかないことを示した。 |
| それまでの理論では電子の個数は任意とされていたHellemans,Alexander;BryanBunch（1988）.''TheTimetablesofScience''.NewYork,NewYork:SimonandSchuster.pp.411.ISBN0671621300.。 |
陰極線の実験
| かつて、陰極線は光のような非物質的なものか（エーテルを媒質とする波動説）、それとも質量のある粒子で構成されているのかという議論があった。 |
| トムソンの一連の実験によって粒子線であることが証明された。 |
第一の実験
| right|thumb|トムソンの製作した陰極線管。 |
| エーテル説の信奉者は、クルックス管で負の電荷を帯びた粒子が発生する可能性は認めていたが、それは副産物であり、陰極線そのものは非物質的なものだと信じていた。 |
| そこでトムソンは電荷と陰極線を実際に分離できるかを調べた。 |
| トムソンは陰極線が真っ直ぐ進んだ場合の経路から外れた位置に電位計を設置したクルックス管を組み立てた。 |
| 陰極線がガラスに当たると光るように燐光物質が塗ってある。 |
| 磁場によって電荷を帯びた粒子が電位計に向かうようにすると、陰極線も同じように曲がることがわかり、負の電荷と陰極線は同一のものだと結論付けた。 |
第二の実験
| ファイル:JJThomsonCathodeRay2.png|thumb|left|300px|電場によって陰極線が曲がることを確認したときのクルックス管の（トムソンが描いた）図。 |
| 陰極線はカソードCから発せられ、アノードAとBを（接地されている）通過し、電場を印加したDとEのプレートの間を抜け、もう一方の端にぶつかる。 |
| ファイル:JJThomsonexp2.png|thumb|left|300px|T陰極線（青い線）は電場（黄色）によって曲がる。 |
| 次にトムソンは陰極線が電場によって曲がるかどうかを確かめる実験を行った。 |
| 以前の実験では失敗していたが、トムソンはガラス管内部の気体が多すぎたためだと考えていた。 |
| トムソンはほぼ完全な真空のクルックス管を作った。 |
| 一方の端には陰極線を発するカソードがある。 |
| 陰極線を2つの金属スリットを通過させて細くする。 |
| 1つ目のスリットはアノードであり、2つ目は接地している。 |
| 陰極線は次に2枚のアルミニウム製のプレートの間を通過するが、そこに電池を接続すると電場が生じるようになっている。 |
| 管のもう一方の端は大きな球状になっていて、陰極線が当たった場所が光るようになっている。 |
| 曲がり方を測定するため、トムソンはその表面に目盛りを貼り付けた。 |
| 上のプレートを電池の負極、下のプレートを正極に接続すると、陰極線の当たる箇所が球の下の方に移り、極性を逆転させると上の方に移ることがわかった。 |
第三の実験
| 第三の実験では、陰極線の質量電荷比を測定するため、磁場によって曲がる距離とそのエネルギーを測定した。 |
| トムソンは、その質量電荷比が水素イオン（H+）の数千分の1であることを発見し、その粒子が極めて軽いかあるいは極めて電荷量が大きいかのどちらかだとわかった。 |
結論
| それら粒子の発生源について、トムソンはカソード近傍の気体分子から飛び出したと信じていた。 |
| トムソンは原子が正の電荷を帯びた海の中をcorpusclesが漂っているものと想定した。 |
| いわゆる「ブドウパンモデル」である。 |
| 後にアーネスト・ラザフォードが正の電荷が原子の核に集中していることを証明し、トムソンの原子模型が間違っていたことを示した。 |
受賞歴
| ロイヤル・メダル（1894）。 |
| ヒューズ・メダル（1902）。 |
| ノーベル物理学賞（1906）。 |
参考文献
| Thomson,GeorgePaget.（1964）''J.J.Thomson:DiscovereroftheElectron''.GreatBritain:ThomasNelson&Sons,Ltd.。 |
| 1883.''ATreatiseontheMotionofVortexRings:AnessaytowhichtheAdamsPrizewasadjudgedin1882,intheUniversityofCambridge''.London:MacmillanandCo.,pp.146.Recentreprint:ISBN0-5439-5696-2.。 |
| 1888.''ApplicationsofDynamicstoPhysicsandChemistry''.London:MacmillanandCo.,pp.326.Recentreprint:ISBN1-4021-8397-6.。 |
| 1893.''Notesonrecentresearchesinelectricityandmagnetism:intendedasasequeltoProfessorClerk-Maxwell's'TreatiseonElectricityandMagnetism.OxfordUniv.Press,pp.xviand578.1991,CornellUniversityMonograph:ISBN1-4297-4053-1.。 |
| 1921（1895）.''ElementsOfTheMathematicalTheoryOfElectricityAndMagnetism''.London:MacmillanandCo. |
| （withJ.H.Poynting）.''ATextbookofPhysicsinFiveVolumes:PropertiesofMatter, |
| Downard,Kevin,2009."J.J.ThomsonGoestoAmerica"J.Am.Soc.MassSpectrom.20（11）:1964-1973.。 |
| Dahl,PerF.,"''FlashoftheCathodeRays:AHistoryofJ.J.Thomson'sElectron''".InstituteofPhysicsPublishing.June,1997.ISBN0-7503-0453-7。 |
| J.J.Thomson（1913）, |
| J.J.Thomson," |
| Davis,EwardArthur&Falconer,Isabel.''J.J.ThomsonandtheDiscoveryoftheElectron''.1997.978-0748406968。 |
外部リンク
| be-x-old:ДжозэфДжонТомсан。 |
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1856年
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マンチェスターのチータムヒルで生まれる |
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1870年
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14歳の若さでオーエンズ・カレッジ（後のマン... |
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